【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 pa 切削速度對(duì)切削力的影響不大，加工塑性金屬時(shí)，切削速度主要是由于積屑瘤影響實(shí)際工作前角和摩擦系數(shù)的變化而影響切削力。加工脆性金屬時(shí)變形和摩擦均較小，故切削速度對(duì)切削力影響不大。如果刀具材料和機(jī)床性能允許，采用高速切削，既能提高生產(chǎn)效率，又使得切削力減小。 工件材料是通過材料的剪切屈服強(qiáng)度 、塑性變形程度與刀具間的摩擦等條件影響切削力的。通常工件材料的強(qiáng)度和硬度越高，所產(chǎn)生的切削力也越大。在強(qiáng)度和硬度相近時(shí)，其塑性和韌性越高，切削力越大；加工硬化嚴(yán)重的材料，切削力也越大。切削脆性材料（如灰鑄鐵）時(shí)，其切削力較小。 刀具前角增大，切削變形系數(shù)減小，故切削力明顯減小。尤其是加工材料的韌性、延伸率越高，增大前角使切削力下降更為顯著。主偏角對(duì)三個(gè)切削分力都有影響，其中對(duì) 的影響較大。刀尖圓弧半徑增大，切削變形增大，使切削力增大。 s?fp FF 、 后面磨損，使刀具與加工表面間摩擦加劇，故切削力 增大。切削時(shí)澆注合適的切削液，能使刀具、工件與切屑接觸面間摩擦減小，因而能顯著地減小切削力。不同的刀具材料與工件材料之間的親合力和摩擦系數(shù)不同，因而切削力也不同。在相同的切削條件下，選用陶瓷刀具的切削力最小，硬質(zhì)合金刀具的切削力次之，高速鋼刀具切削力最大。 pc FF、 切削熱與切削溫度 在切削過程中，金屬材料發(fā)生極大的變形與摩擦，變形和摩擦所消耗的能量絕大部分都轉(zhuǎn)化成熱量（ 切削熱）。切削熱使得工件和機(jī)床產(chǎn)生熱變形，降低零件的加工精度和表面質(zhì)量，還對(duì)刀具磨損產(chǎn)生決定性的影響。 在刀具的切削作用下，切削層金屬發(fā)生彈性和塑性變形，切屑與刀具前面，工件與刀具后面之間產(chǎn)生摩擦，變形和摩擦產(chǎn)生熱量（即產(chǎn)生切削熱的原因）。 切削熱 向切屑、刀具、工件和周圍介質(zhì)（空氣或切削液）中傳散。例如，在干車削鋼時(shí)，其傳熱比例為： Q屑 =50～ 86%， Q刀 =40～ 10%， Q工 =9～ 3%， Q介=1%。熱量傳散的比例與切削速度有關(guān)，切削速度增加時(shí)，由摩擦而生成的熱量增多，但切屑帶走熱量的比例也增加，傳給刀具熱量的比例相對(duì)減少，傳給工件熱量的比例更少。 高速切削時(shí)，切屑的溫度很高，而工件和刀具的溫度則相對(duì)較低，有利于切削加工的順利進(jìn)行。熱傳導(dǎo)效果還與刀具和工件材料的導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān)，導(dǎo)熱系數(shù)高的，熱傳導(dǎo)效果就好，切削區(qū)溫度降低就快。采用冷卻性能好的水溶劑切削液能有效地降低切削溫度。 Q （ 1） 刀 — 屑接觸面摩擦大，熱量不易傳散，故產(chǎn)生的溫度值最高。 （ 2） 切削區(qū)域的最高溫度點(diǎn)不在切削刃上，而是在前面上離切削刃有一定距離的地方。由圖 ，離切削刃1mm處的最高溫度約為 。該處壓力高，熱量集中。在后面上離切削刃約 。 （ 3） 剪切區(qū)中，在剪切面上各點(diǎn)的變形功大致相同，故各點(diǎn)處溫度值較接近，但垂直剪切面方向的溫度梯度很大。 （ 4） 切屑底層上的溫度梯度很大。 （ 5） 工件材料塑性越大，切削溫度分布越均勻；材料脆性越大，最高溫度點(diǎn)離刀刃越近。 C?700C?900 （ 6） 材料導(dǎo)熱系數(shù)越低，刀具前、后面上的溫度越高。 （ 7） 切屑帶走熱量最多，它的平均溫度高于刀具、工件上的平均溫度。工件上最高溫度在近切削刃處，它的平均溫度較刀具上最高溫度點(diǎn)低 20～ 30倍。 a） 刀具、工件、和切屑中溫度分布 b） 刀具中溫度分布 圖 切削溫度的分布 控制切削溫度的措施 在保證刀具切削刃強(qiáng)度的前提下，適當(dāng)增大刀具前角，減少切削層金屬的塑性變形，以減少切削熱的產(chǎn)生。主偏角減小，使切削變形和摩擦增加，產(chǎn)生的切削熱增加，但減小后，因刀頭體積增大，切削寬度增大，故散熱條件改善。由于散熱起主要作用，故切削溫度下降。刀尖圓弧半徑增大，刀具切削刃的平均主偏角減小，刀具的散熱條件變好，切削溫度降低；選用負(fù)的刃傾角和磨制負(fù)倒棱均能增大散熱面積，降低切削溫度。 在保證切削效率不降低的前提下，為了降低切削溫度，可在適當(dāng)增大背吃刀量和進(jìn)給量的同時(shí)，降低切削速度。 合理使用切削液對(duì)降低切削溫度、減小刀具磨損、提高已加工表面質(zhì)量效果明顯。切削液的導(dǎo)熱率、比熱容和流量越大，澆注方式越合理，則切削溫度越低，冷卻效果越好。 除了采取上述措施外，還可通過改善材料的切削加工性、控制刀具的磨損、采用斜刃切削等措施來(lái)降低切削溫度。 刀具磨損與刀具壽命 刀具在切削過程中，高溫、高壓和強(qiáng)烈摩擦使得刀具材料逐漸被磨損。刀具過早磨損將影響切削過程和生產(chǎn)效率。 （ 1）正常磨損 。是指刀具材料的微粒被工件或切屑帶走而產(chǎn)生的磨損。 1）后面磨損。 加工表面與刀具后面間存在強(qiáng)烈摩擦，在后面上切削刃附近被磨出一段后角為零的小棱面。 2）前面磨損。 在切削塑性材料時(shí)，若切削速度和切削厚度都較大，摩擦大且溫度和壓力都高，切屑在流出過程中在刀具前面上切削刃附近摩擦出一段月牙洼形的凹坑。 3）前、后面同時(shí)磨損。 在切削塑性材料、切削厚度與前兩者比較屬居中時(shí)，常出現(xiàn)前后面同時(shí)磨損的形式，常在主切削刃靠近工件外皮處及副切削刃靠近刀尖處磨出深溝。 4）副后面磨損。 副切削刃在形成已加工表面過程中，副后面受到摩擦而形成磨損。 a） 后面磨損 b） 前面磨損 圖 正常磨損 （ 2）非正常磨損 ：主要指脆性破損和塑性破損。 1）塑性變形。 因嚴(yán)重塑性變形造成切削刃和倒角刀尖區(qū)的塌陷。 2）崩刃。 在斷續(xù)、沖擊切削條件下，或用脆性刀具材料切削易引起切削刃微粒脫落。 3）剝落。 常因刃磨造成內(nèi)應(yīng)力、積屑瘤脫落和在重載切削時(shí)，刀刃與刀面出現(xiàn)大面積脫落。 4）熱裂。 由熱循環(huán)而致使的材料疲勞，或因間斷切削，切削液澆注不均勻使切削溫度急變，在垂直切削刃方向上出現(xiàn)的裂紋。 造成刀具破損的原因： ① 刀具材料選擇不合理； ② 刀具結(jié)構(gòu)、制造工藝不合理； ③ 刀具幾何參數(shù)不合理； ④ 切削用量選擇不當(dāng)； ⑤ 刀具刃磨或使用操作不當(dāng)。 （常用后面磨損量來(lái)判別） （ 1）刀具的磨損過程 圖 質(zhì)合金車刀磨損過程的磨損曲線，由圖可知， 磨損分三個(gè)階段： 1）初期磨損階段（ I）。 因刀具新刃磨的表面粗糙不平，殘留砂輪痕跡，開始切削時(shí)很快將刀面上的刃磨痕跡磨去。初期磨損量的大小與刀具的刃磨質(zhì)量直接相關(guān)。 2）正常磨損階段（ Ⅱ ）。 經(jīng)期磨損后，刀面上的粗糙表面已被磨平，壓強(qiáng)減小，磨損比較緩慢。隨著切削時(shí)間的延長(zhǎng)，磨損量 VB將逐漸加大。 3）急劇磨損階段（ Ⅲ ）。 當(dāng)?shù)毒吣p達(dá)到一定限度后，已加工表面粗糙度變差，刀具切削性能下降，切削溫度升高，磨損量 VB急劇增大，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲等。如果繼續(xù)使用，則刀具切削刃產(chǎn)生損壞而失去切削能力。 必須提醒： 在到達(dá)急劇磨損前應(yīng)及時(shí)磨刀或換刀。 圖 刀具磨損曲線 （ 2）刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn) 刀具磨損值達(dá)到一定限度，必須重磨或更換切削刃（可轉(zhuǎn)位刀片），否則，會(huì)明顯影響加工質(zhì)量，這個(gè)磨損限度即為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。 加工條件不同，磨鈍標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)不同。粗加工時(shí)應(yīng)取大值，工件剛性較好或加工大件時(shí)應(yīng)取大值，反之則取小值。 在實(shí)際生產(chǎn)中，常根據(jù)切削時(shí)突然發(fā)生的現(xiàn)象，如振動(dòng)產(chǎn)生、已加工表面質(zhì)量變差、切屑顏色改變、切削噪聲明顯增加等來(lái)決定是否磨刀或更換刀刃；精加工時(shí)常根據(jù)刀具磨損是否影響表面粗糙度和尺寸精度作為磨損標(biāo)準(zhǔn)。 （ 1）磨料磨損（又稱機(jī)械磨損）。 在工件材料中含有氧化物、碳化物和氮化物等硬質(zhì)點(diǎn)，在鑄、鍛工件表面上存在著硬夾雜物和在切屑、加工表面上粘附著硬的積屑瘤殘片，這些硬質(zhì)點(diǎn)（磨粒）對(duì)刀具表面產(chǎn)生摩擦和刻劃作用致使刀面磨損。磨料磨損是最主要的磨損原因。 （ 2）黏結(jié)磨損（亦稱冷焊磨損）。 切削區(qū)存在著高溫、高壓和強(qiáng)烈摩擦，在切屑、工件與刀面之間的吸附膜被擠破，形成新的表面緊密接觸，因而發(fā)生黏結(jié)（冷焊）現(xiàn)象。使刀具表面局部強(qiáng)度較低的微粒材料被切屑帶走。 （ 3）擴(kuò)散磨損。 在高溫作用下，工件與刀具材料中合金元素相互擴(kuò)散置換。其結(jié)果是改變了原來(lái)刀具材料中的化學(xué)成分，降低了刀具的切削性能，加快了刀具的磨損。 （ 4）相變磨損。 在高速鋼刀具切削時(shí)，當(dāng)溫度超過其相變溫度（ 550～ 600o）時(shí)，刀具材料的金相組織就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，由回火馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，使硬度降低，出現(xiàn)前面塌陷或卷刃等塑性破壞而加快刀具磨損。硬質(zhì)合金刀具在高溫、高壓狀態(tài)下切削也會(huì)因產(chǎn)生塑性變形而失去切削性能。 （ 5）化學(xué)磨損（又稱氧化磨損）。 在一定溫度下，刀具材料與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在刀具表面形成一層硬度較低的化合物而被切